ПОМОГИТЕ С РАСЧЕТАМИ (МАТЕМАТИЧЕСКО-ХИМИЧЕСКИМ ОБОСНОВАНИЕМ) РЕМИНЕРАЛИЗАЦИИ (Удобрения, идеи и практика)

go to bottom

Форум Аквариумистов » Водные и болотные растения » Удобрения, идеи и практика » Помогите с расчетами (математическо-химическим обоснованием) реминерализации

Создать тему

Ответить

cz0 Постоянный посетитель 521 12 Химки 5 года	Ответить Помогите с расчетами (математическо-химическим обоснованием) реминерализации
	Всем привет! Сразу оговорюсь, что по образованию инженер, более того, химия в школе была купирована до неприличия, а за давностью лет забыта. На подходе самодельный обратноосмотический фильтр, поэтому вскоре встанет вопрос контролируемой реминерализации осмолята(пермеата). Планирую переход к травнику, часть оборудования для этого либо уже куплена и дожидается своего часа, либо в процессе сборки-тестирования. Итак, целевая жесткость воды 3dHK/5dGH. В наличии мерные цилиндры, платформенные лабораторные весы Ohaus с дискретностью 0.01 г, из химии: CaSO4x2H2O, CaCl2, MgSO4x7H2O, KHCO3 квалификации не ниже ч.д.а, дистиллят. Отсутствует понимание происходящего. Карбонатную жесткость (которая, на самом деле буфер) планирую повышать с помощью бикарбоната калия KHCO3. Известно, что 1 dKH - это 17.8575 мг/л CaCO3. Используя а.е.м. получим долю CO3: 40.078а.е.м.(Ca) + 12.011а.е.м.(C) + 315.9994а.е.м.(О) = 40.078а.е.м.(Ca) + 60.0092а.е.м.(CO3) = 100.0872 а.е.м. Тогда для CO3 будет 17.8575 мг/л 60.0092а.е.м/100.0872а.е.м. = 10.7068 мг/л CO3 на 1 dKH. Заряд Ca 2+, заряд K 1+ (вот тут смутно..). Используя все ту же а.е.м. рассчитаем для KHCO3: 39.0983(K) + 1.0079(H) + 60.0092(CO3) = 100.1152 а.е.м. Зная массу CO3, его роль в карбонатной жесткости, заряд K получим: 60.0092а.е.м./(100.1152а.е.м. * 2) = (10.7068 мг/л по CO3)/x , откуда x: (100.1152а.е.м. * 2 * 10.7068 мг/л)/60.0092а.е.м. = 35.725 мг/л KHCO3 на 1 dKH. Верен ли моя цепочка расчетов?
	2012-03-1515/03/2012 13:45:54 #1593415

Daxel Свой на Aqa.ru, Советник 6319 2013 Краснодар 2 года	Ответить
	cz0 Ответ сходится. Примерно 3dKH получается. Только непонятно, зачем Вам КН и рН воды повышать?
	2012-03-1515/03/2012 19:54:13 #1593621

cz0 Постоянный посетитель 521 12 Химки 5 года	Ответить
	Daxel Был практически уверен в том, что ответите именно Вы Так, к слову. Затем, что бы создать буфер и снизить вероятность провала pH от подачи CO2, по крайней мере до того момента, пока не соберу pH-метр (электрод-операционный усилитель-АЦП) и не научусь его обсчитывать, увязав с помощью микроконтроллера с клапаном, управляющим подачей углекислоты. Я знаю, что трава не берет ничего из карбонатной "жесткости" и не будет использовать углерод из нее по крайней мере пока может извлекать его из воды напрямую. Реактор, который я сделал, позволяет растворить огромное количество углекислого газа со всеми вытекающими (падающими и всплывающими кверху брюхом). Пускай это будет не 3 dKH, а 2 dKH, мне важно понять математико-химический принцип, лежащий под этими расчетами. Только я не понял почему "примерно" получается, а не точно (с учетом, что другого буфера в воде нет, это, пускай, чистый дистиллят, поправку на имеющуюся карбонатную жесткость "осмолята" я сделаю, как только получу первый осмолят и смогу его протестировать). К тому же, почему 3 dKH? Из моих расчетов 35.725 мг/л на каждый градус, для тех, соответственно, 107.175 мг/л. P.S. Точные расчеты до 4 знака после запятой делаю потому, что собираюсь использовать бикарбонат калия для приготовления dKH стандарта для дропчекера. Имеющееся в распоряжение оборудование это позволяет с достаточной точностью.
	2012-03-1515/03/2012 20:08:41 #1593629

Daxel Свой на Aqa.ru, Советник 6319 2013 Краснодар 2 года	Ответить
	cz0 Спасибо, но я совсем не химик, и у меня даже нет высшего образования. с учетом, что другого буфера в воде нет Почему нет? Есть фосфаты и продукты разложения органики - гуматы. Они входят в КН и создают буфер. У меня на реминерализованном осмосе КН около 1, хотя я вношу только фосфаты в расчетной концентрации 0,2-0,5 мг/л. И СО2 подаю круглосуточно без контроллеров и ЭМ-клапанов. Получается более-менее стабильный рН при таком же расходе СО2 в сутки. Причем, такие же наблюдения показателей рН при круглосуточной подаче СО2 есть и у других людей, даже на водопроводной воде. Только я не понял почему "примерно" получается, а не точно У меня получилось 2,95dКН. На самом деле такая точность не очень нужна. Но, если очень хочется, то можно посчитать на калькуляторе. Например, на таком: Калькулятор удобрений от Bozhkov Там есть сноска про реминерализацию осмоса. пока не соберу pH-метр (электрод-операционный усилитель-АЦП) и не научусь его обсчитывать ...Имеющееся в распоряжение оборудование это позволяет с достаточной точностью. Зачем? Растворили СО2 до 30 мг/л, а траве хватит и 15 мг/л. Или растворяете до 20 мг/л, а траве нужно 40 мг/л. Это как у Пушкина про алгебру и гармонию. Посчитаете, а расчет не подойдет траве. Тут важнее не расчеты, а наблюдения.
	2012-03-1515/03/2012 21:46:47 #1593724 Нравится cz0

cz0 Постоянный посетитель 521 12 Химки 5 года	Ответить
	Daxel Говоря, что нет другого буфера я имею ввиду не аквариумную воду, а некую абстракцию. Предположим, что мне нужно поднять карбонатную жесткость растворением KHCO3 в 10и литровом ведре безотносительно аквариума. То, что в запущенном аквариуме буфер есть и без карбонатной жесткости мне известно. Что касается "почти" верно по расчетам предложенного калькулятора - Вы уверены, что он считает, используя туже точность, что и я в своих расчетах? У меня нет Excel'я т.к. я давно поклонник GNU/Linux, не уверен что LibreOffice переварит данную таблицу. Про pH, в данном случае оффтопик, но pH-метр хочу приделать для справки и для контроля обвала, а не для управления подачей углекислоты. Как аварийный рычаг на случай, если уровень pH понизится по каким-то причинам дабы избежать дальнейшего его падения будет отключаться подача углекислоты. Это только планы, тут имеет место еще любовь к искусству схемотехники и микроконтроллерам в чистом виде
	2012-03-1516/03/2012 00:07:40 #1593815

cz0 Постоянный посетитель 521 12 Химки 5 года	Ответить
	Поясните, пожалуйста, как у Вас получилось 2,95 dKH.
	2012-03-1516/03/2012 00:11:47 #1593816

cz0 Постоянный посетитель 521 12 Химки 5 года	Ответить
	Нашел источник неточности в своих расчета. Утверждалось, что 1 dKH - это 17,8575 CaCO3. Почему именно эта величина - было неясно. Как оказалось, в 1 dKH содержится столько же атомарного Ca, сколько в 1 dGH, который, как известно, определяется как 10 мг/л CaO, из чего получаем, что Ca там 7.1469 мг/л, из чего в свою очередь получаем, что 1 dKH - это на самом деле 17.8480 мг/л CaCO3. Подставив в приведенные выше расчеты, получим, что для 1 dKH = 35.7061 мг/л KHCO3. Но про 2.95 dKH все еще требуются пояснения.
	2012-03-1616/03/2012 16:28:53 #1594117

Daxel Свой на Aqa.ru, Советник 6319 2013 Краснодар 2 года	Ответить
	cz0 Очень Вам советую не абстрагироваться от реальности по отношению к аквариуму и не разделять химические параметры воды. Они слишком тесно связаны друг с другом, поэтому без видения связей между отдельными составляющими Вы не поймете всей картины. У меня уже лет пять линукс Fedora и ОО/LO. Файл калькулятора я открывал вчера, перед отправкой своей ссылки на него. Все работает нормально. КНСО3 состоит на 39,1% - калий, 60,9% - гидрокарбонат-анион. 107.175 мг/л - 39,1% = 65,269575 (мг/л НСО3-) Есть такое уравнение: dКH = [HCO3 в мг/л] / 22. Подставляю 65,269575 мг/л, получая 65,269575 / 22 = 2,966798864 dKH. Не 2,95. Это - моя ошибка после округления. Ваша неточность - в представлении гидрокарбонат-аниона молекулы КНСО3 через катион кальция молекулы СаСО3. Анионы СО3-- и НСО3- к жесткости воды отношения не имеют. Отсюда Вы запутались с градусами жесткости воды. Хотя расчет массы молекулы в виде суммы атомных масс элементов - правильный. Можно посчитать проще, зная нужную величину КН (3dКН) и массу аниона НСО3- по уравнению dКH = [HCO3 в мг/л] / 22 и процентному содержанию НСО3- в молекуле. Получается пропорция с одним неизвестным. Вот еще неплохая ссылка по гидрохимии: http://linago.hotmai...
	2012-03-1616/03/2012 17:29:27 #1594154

cz0 Постоянный посетитель 521 12 Химки 5 года	Ответить
	Можно ссылку на источник, в котором карбонатная жесткость определяется через массу аниона HCO3 / 22, а не через CaO?
	2012-03-1616/03/2012 19:53:55 #1594221

Daxel Свой на Aqa.ru, Советник 6319 2013 Краснодар 2 года	Ответить
	сообщение cz0 Можно ссылку на источник, в котором карбонатная жесткость определяется через массу аниона HCO3 / 22, а не через CaO? Вот тут СТОП! Катионы кальция, магния и других щелочноземельных металлов определяют жесткость воды. А карбонат/гидрокарбонат калия к жесткости воды отношения не имеет, потому что калий - щелочной металл, а не щелочноземельный. Тест на GH показывает концентрацию катионов солей жесткости, а тест на КН - суммарную концентрацию анионов солей слабых кислот и ОН- групп. Если у Вас в воде, к примеру, растворен только гидрокарбонат кальция, то тест на GH определит только концентрацию кальция, а тест на КН - только концентрацию гидрокарбоната. Если в осмосе растворить хлорид кальция, то результат теста на GH будет зависеть от концентрации кальция в воде, а тест на КН покажет ноль. То же и с тестом на КН: если растворить КНСО3 в осмосе, то результат теста на GH будет ноль, а теста на КН - в зависимости от концентрации НСО3-. Эти два теста определяют разно заряженные ионы. Тест на GH - это тест на общую жесткость воды, а тест на КН - на общую щелочность воды. Немецкие градусы - это условные величины. Есть таблицы пересчета разных величин концентрации из одних единиц измерения в другие. Вот, например, http://www.vitawater...
	2012-03-1616/03/2012 20:33:03 #1594257

cz0 Постоянный посетитель 521 12 Химки 5 года	Ответить
	Daxel Вы дали мне очень много материла для размышления. Т.к. я не химик и большую часть из того, что Вы сказали мне еще предстоит понять, это, вероятно, надолго. P.S. Меня вот что беспокоит. На форуме полно тех, кто содержит травяные банки. Неужели _никто_ не пытался понять что стоит за всыпаемыми ими порошками? Или нечего сказать? Почему только Вы отвечаете в теме? Я задал такой же на форуме The Planted Tank с абсолютно нулевым результатом..
	2012-03-1616/03/2012 22:46:20 #1594359

e99 Свой на Aqa.ru, Советник 2670 814 Рыбинск 1 года	Ответить
	сообщение cz0 Можно ссылку на источник, в котором карбонатная жесткость определяется через массу аниона HCO3 / 22, а не через CaO? Между нами, линуксоидами Если бы было так, то постоянную и карбонатную жёсткости нельзя было бы складывать арифметически. Да, тест на КН зависит от концентрации НСО3-, однако, чтобы рассчитать истинную (а не тест) карбонатную жёсткость нужно брать концентрацию (в мг-экв) именно ионов Ca++ и Mg++ ассоциированных с НСО3-. Другими словами, например, гидрокарбонат кальция увеличит на одинаковую величину GH и КН, так как это соль жёсткости, а гидрокарбонат натрия — только щелочность, т.е. показания теста на КН, т.к. это не соль постоянной или карбонатной жёсткости. Для справок: 1 мг-экв/л = 20.04 мг/л Ca++ или 12.16 мг/л Mg++, 1 немецкий градус = 7,15 мг/л Са++ или 4,34 мг/л Mg++ Очень рекомендую всем книжку Хомченко И.Г. и др. "Современный аквариум и химия"
	2012-03-1717/03/2012 21:59:27 #1594898

cz0 Постоянный посетитель 521 12 Химки 5 года	Ответить
	сообщение e99 Если бы было так, то постоянную и карбонатную жёсткости нельзя было бы складывать арифметически. Вы хотите сказать, что мои расчеты верны или?
	2012-03-1818/03/2012 08:42:10 #1595086

Daxel Свой на Aqa.ru, Советник 6319 2013 Краснодар 2 года	Ответить
	сообщение e99 Хомченко И.Г. и др. "Современный аквариум и химия" Определение карбонатной (временной) жесткости воды Для определения карбонатной жесткости воды, которое проводится методом титрования воды раствором соляной кислоты... ... Расчет карбонатной жесткости проводится по формуле: dKH = (2804 • VK • CK) / VB (19) где CK — молярная концентрация раствора соляной кислоты (0,05М) , VВ — объем воды, взятой для титрования (50 мл). Для расчета карбонатной жесткости в мг-экв/л надо значение dKH разделить на 2,804. Этот расчет верен, если GH > КН, потому что: Щив Щив = Жо .................. Жк = Жо Щив > Жо .................. Жк = Жо, Щив - Жо = [NaHCO3], Где Жо - общая жесткость воды, Щив - щелочность исходной воды (исходной для водоподготовки), Жк - карбонатная жесткость воды. Источник - Справочник "Водоподготовка и водный режим энергообъектов низкого и среднего давления", - Кострикин, Мещерский, Коровина. Москва, Энергоатомиздат, 1990 год. Щив можно считать общей щелочностью воды, которая определяется тестом на КН или по методике, описанной Хомченко для определения "карбонатной жесткости". Но Хомченко описывает только случай, когда Щив КН. А при определении концентрации НСО3- в растворе КНСО3 в воде нужно пользоваться последней строкой, где Щив > Жо. Потому что в растворе гидрокарбоната калия Жк = Жо = 0. Только вместо Щив - Жо = [NaHCO3] будет Щив - Жо = [КHCO3] или Щив - 0 = [КHCO3]. Соответственно, определять концентрацию НСО3- по катионам солей жесткости не имеет смысла, потому что калий на жесткость не влияет, и тестом на GH не определяется. Зато тестом на КН можно количественно определить концентрацию в воде гидрокарбонат-аниона в растворе КНСО3 в осмотической или дистиллированной воде. Оба эти теста определяются по эквивалентному количеству реактива, вносимого в раствор соли, до полного замещения соответствующих ионов соли "ион на ион": Другими словами, например, гидрокарбонат кальция увеличит на одинаковую величину GH и КН... Потому что число катионов в растворе всегда равно числу анионов. Или, для раствора гидрокарбоната кальция, Щив = Жо (Жк = Жо).
	2012-03-1818/03/2012 13:00:25 #1595244

e99 Свой на Aqa.ru, Советник 2670 814 Рыбинск 1 года	Ответить
	сообщение cz0 Вы хотите сказать, что мои расчеты верны или? Верны. Только считается всё проще в эквивалентах катиону водорода. Эквивалент равен отношению атомной массы к валентности и для одновалентного калия будет равен 39,0983. Жёсткость определяется так: Ж = Концентрация / Эквивалент Отсюда: Концентрация = Ж * Эквивалент для одного градуса жёсткости имеем: Концентрация = 1 * 39,0983 = 39,0983 мг/л Вот и всё! Если угодно, то переводим для 1-го немецкого градуса: 39,0983 * 0,3566 = 13,9425 мг/л - это концентрация калия Через соотношения а.е.м. получим для : (13,9425 * 100,1155) / 39,0983 = 35,7 - Ваш результат p.s. На всякий случай допишу, что KHCO3 к жёсткости воды (постоянной и временной) никакого отношения не имеет, но будет определяться тестом KH. Изменено 20.3.12 автор e99
	2012-03-1818/03/2012 17:40:33 #1595410 Нравится cz0

cz0 Постоянный посетитель 521 12 Химки 5 года	Ответить
	Совсем вы, господа, меня запутали. Что же в таком случае определяет временную жесткость? С постоянно понятно Ca++ и Mg++.
	2012-03-1818/03/2012 20:30:40 #1595552

Daxel Свой на Aqa.ru, Советник 6319 2013 Краснодар 2 года	Ответить
	сообщение cz0 С постоянно понятно Ca++ и Mg++. И с временной тоже, в основном, Ca++ и Mg++. Катионы щелочноземельных металлов. Соли кальция с магнием и сильных кислот составляют постоянную жесткость воды, а соли кальция с магнием и слабых кислот - временную. Просто бОльшую часть солей временной жесткости в природной воде составляют соединения угольной кислоты и щелочноземельных металлов, поэтому ее часто называют карбонатной жесткостью воды. Почитайте вот это: http://biology.krc.k... станет понятнее.
	2012-03-1818/03/2012 21:57:18 #1595650

e99 Свой на Aqa.ru, Советник 2670 814 Рыбинск 1 года	Ответить
	cz0 Если не учитывать совсем уж редкие типа стронция щелочноземельные металлы, то можно сказать, что ионы Ca++ и Mg++ определяют жёсткость воды вообще (GH), которую разделяют на две группы: временную (карбонатную) жёсткость, которую определяют только ионы Ca++ и Mg++ гидрокарбонатов и постоянную - ионы Ca++ и Mg++ всех других солей. Таблица для определения содержания СО2 через РН и КН основана именно на карбонатной жесткости в качестве КН. Но вот с измерениями КН есть засада. Тест на КН измеряет не жёсткость, а щелочность (НСО3-), а она может определяться не только гидрокарбонатами кальция и магния, но и целым рядом других хим. соединений. Тест на КН может показать значение даже больше общей жёсткости, как в примере у Daxel: Щив > Жо .................. Жк = Жо, Щив - Жо = [NaHCO3] Здесь представлен гидрокарбонат Na, но может быть и калий с тем же успехом. Внесение в воду этих элементов не отражается на жесткости воды - можете проверить тестом GH, но увеличивает щелочность воды, что и покажет тест на КН. Ну, и книжку ту почитайте, в сети можно скачать, очень полезная. p.s. Зря писал, Daxel уже ответил... Изменено 18.3.12 автор e99 Изменено 19.3.12 автор e99
	2012-03-1818/03/2012 22:45:10 #1595689

cz0 Постоянный посетитель 521 12 Химки 5 года	Ответить
	Так, отлично. Тогда что именно подразумевается под рекомендуемыми 2-5 dHK в травниках, к примеру, тем же Такаши Амано? Концентрация HCO3, создающая pH буфер или что-то еще?
	2012-03-1919/03/2012 14:34:16 #1595924

e99 Свой на Aqa.ru, Советник 2670 814 Рыбинск 1 года	Ответить
	сообщение cz0 Так, отлично. Тогда что именно подразумевается под рекомендуемыми 2-5 dHK в травниках, к примеру, тем же Такаши Амано? Концентрация HCO3, создающая pH буфер или что-то еще? Наврал немного. Предыдущий пост поправил. Внесение в воду KHCO3 и NaHCO3 оставляет в силе соотношение СО2-РН-КН, т.к. это тоже гидрокарбонаты. Соотношение СО2-РН-КН выполняться не будет, если в буфере участвуют другие соли (фосфаты, гуматы...). Под рекомендуемыми 2-5 dKH подразумевается щёлочность, в т.ч. и концентрация HCO3(тест КН), а не карбонатная жёсткость. Стоило бы придумать разные единицы измерения, что бы не было путаницы... Рекомендация 2-5 dKH ИМХО достаточно условная, в моих аквариумах ~1. Изменено 19.3.12 автор e99
	2012-03-1919/03/2012 15:01:41 #1595945

Daxel Свой на Aqa.ru, Советник 6319 2013 Краснодар 2 года	Ответить
	cz0 Насколько мне известно, у Амано Такаши такая вода из крана течет. Кроме того, грунты ADA, по отзывам, оказывают влияние на рН и КН воды. Сам я этими грунтами не пользуюсь, поэтому что-то конкретное не скажу. Читал, что некоторые грунты ADA подкрашивали воду. Вполне возможно, что в аквариумной воде может быть гуминовый или гуматный буфер. http://aquascaping.f...
	2012-03-1919/03/2012 17:26:51 #1596022

cz0 Постоянный посетитель 521 12 Химки 5 года	Ответить
	Daxel Я так понимаю, что вода 2 dKH/5dGH - общепринятая практика у тех, кто содержит травники безотносительно к рекомендациям Амано и его грунтам, или я неправ?
	2012-03-1919/03/2012 17:31:21 #1596028

Daxel Свой на Aqa.ru, Советник 6319 2013 Краснодар 2 года	Ответить
	cz0 Это, скорее, зависит от видового состава растений. Но подавляющему большинству видов травы такой интервал КН вполне подходит. Главное - поддержка постоянными химических параметров воды.
	2012-03-1919/03/2012 19:11:11 #1596070

cz0 Постоянный посетитель 521 12 Химки 5 года	Ответить
	Daxel А можно ссылку на документ или что-то еще, где, как Вы ранее писали, dKH (пускай, щелочность) определяется через HCO3/22. Мне нужно знать от чего плясать. P.S. Я так понимаю, что про карбонатную/временную жесткость можно забыть и считать dKH в приложении к аквариумистике щелочностью/pH-буфером, состоящим много из чего, и, в том числе, анионов гидрокарбоната?
	2012-03-2020/03/2012 12:17:44 #1596450

Daxel Свой на Aqa.ru, Советник 6319 2013 Краснодар 2 года	Ответить
	сообщение cz0 А можно ссылку на документ или что-то еще, где, как Вы ранее писали, dKH (пускай, щелочность) определяется через HCO3/22. Мне нужно знать от чего плясать. http://linago.hotmai... P.S. Я так понимаю, что про карбонатную/временную жесткость можно забыть и считать dKH в приложении к аквариумистике щелочностью/pH-буфером, состоящим много из чего, и, в том числе, анионов гидрокарбоната? Про карбонатную/временную жесткость забывать не нужно. Просто нужно помнить, что КН-тест - тест на общую щелочность воды. И очень часто общая щелочность воды совпадает с ее временной/карбонатной жесткостью.
	2012-03-2020/03/2012 20:03:17 #1596735

Создать тему

Ответить

Польвователь

Польвователь

Польвователь

Польвователь

Польвователь

Польвователь

Польвователь

Польвователь

Польвователь

Польвователь

Польвователь

Top